УВЛАЖНИТЕЛЬ ВОЗДУХА Российский патент 1995 года по МПК F24F3/14 

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и может быть использовано в различных отраслях промышленности (химической, пищевой, текстильной и т.п.), где требуется поддержание влажности не ниже установленных значений для качественного и безопасного ведения технологического процесса.

Известно устройство для увлажнения газов [1] состоящее из вращающегося диска с сопловыми отверстиями, к которым подведены верхние концы трубок, нижние концы трубок опущены под уровень воды, находящейся в емкости. Над уровнем воды имеется пространство, заполненное воздухом, находящимся под избыточным давлением при работе устройства. При вращении диска в сопловом отверстии создается перепад давления, что приводит к поступлению воды в зону сопла, где происходит ее дробление, приводящее к увлажнению проходящего через сопло воздуха.

Отличаясь оригинальностью, аналог имеет следующие недостатки. Эффективность работы увлажнителя определяется скоростью вращения диска. Это предъявляет достаточно жесткие требования к его приводу, что значительно усложняет конструкцию устройства. Распыление воды (увлажнение воздуха) происходит только в зоне сопла, которое обычно не обеспечивает качественное мелкодисперсное распыление воды.

Частично отмеченные недостатки устранены устройством для увлажнения воздуха [2] принятым за прототип. Оно содержит две соосно расположенные цилиндрические емкости для воды и сжатого воздуха, расположенные в основании диффузора, соединенного с расположенным под ним коллектором, в котором установлена осевая крыльчатка. Емкости соединены между собой коаксиально расположенными относительно друг друга патрубками, образующими на выходе сопловые отверстия, оси которых перпендикулярны оси диффузора. Под крыльчаткой находится дополнительный распылитель воды.

Устройство работает следующим образом. Сжатый воздух из емкости, проходя по своему патрубку, способствует засасыванию воды из патрубка, соединенного с емкостью для воды. На выходе патрубков в зоне сопловых отверстий образуется горизонтальный сплошной слой распыленной воды. Воздушный поток, нагнетаемый крыльчаткой, проходит через слой распыленной воды, увлажняется и через диффузор направляется к выходу устройства. При изменении условий эксплуатации возможно перенасыщение воздуха водой и она, оседая на стенках диффузора и коллектора, стекает к дополнительному распылителю, где смешиваясь со сжатым воздухом, образует воздушно-водяную смесь, направляемую крыльчаткой в диффузор.

Основным недостатком прототипа является сложность его конструкции: для получения потока увлажненного воздуха необходимо наличие крыльчатки с приводом, а для улучшения качества увлажнения воздуха наличие дополнительного распылителя.

Целью изобретения является упрощение конструкции увлажнителя, обеспечение качественного увлажнения воздуха.

Это достигается тем, что увлажнитель воздуха содержит емкость с водой, в которую погружен нижний конец трубки, а ее верхний конец расположен по центру сопла, полость над уровнем жидкости, в которую поступает под избыточным давлением воздух, диффузор, в основании которого вертикально и соосно с ним находится сопло, к которому подводится сжатый воздух и в котором происходит образование воздушно-водяной смеси, а в боковой поверхности диффузора имеются расположенные по спирали отверстия, через которые подается сжатый воздух и оси которых образуют с осью сопла острый угол по направлению движения увлажненного потока.

Обнаружены предположительно сходные признаки по [3 и 4] Изменение траектории суммарного потока под воздействием двух смешивающихся потоков известно [3] Регулируя расход и угол подачи входящих широкими потоками воздуха, получают разную зону действия (дальнодействия) выходящего потока. Общим для способа [3] с предлагаемым увлажнителем является наличие двух направленных потоков, которые создают общий выходящий поток.

Общим между устройством [2] и предлагаемым увлажнителем является наличие в их конструкции конической поверхности, внутри которой перемещаются воздушные потоки. Однако в известном устройстве коническая форма емкости способствует увеличению контактной поверхности между водой и спиралевидным потоком воздуха, что приводит к увеличению количества испаряемой влаги. В отличие от известных решений, содержащих отдельные отличительные признаки, предлагаемое решение по их совокупности отличается принципиальной новизной и дает новые свойства.

На чертеже показан предлагаемый увлажнитель воздуха.

Он состоит из сопла 1, емкости с водой 2, трубки 3, перегородки с отверстием 4, емкости, заполняемой сжатым воздухом, 5 пневмосети 6, камеры со сжатым воздухом 7, отверстий 8, диффузора 9.

Трубка 3 расположена вертикально, ее верхний конец заведен в сопло, а нижний конец находится под уровнем воды, заполняющей емкость 2. Сопло 1 находится в основании вертикально установленного диффузора 9, расширяющегося кверху. Ось сопла совпадает с осью диффузора. В основании диффузора может находиться несколько сопл с входящими в них трубками (на чертеже они не показаны). Отверстия 8 расположены по спирали в боковой поверхности диффузора. Камера 7 обеспечивает подвод сжатого воздуха ко всем отверстиям 8. Угол наклона отверстий составляет с осью диффузора и сопла острый угол по направлению движения воздуха, выходящего из сопла. В перегородке 4 имеется отверстие для поступления сжатого воздуха в полость емкости 2 над уровнем воды. Сжатый воздух из пневмосети 6, поступая в емкость 5 и камеру 7, имеет возможность истечения в диффузор через сопло 1 и отверстия 8.

Увлажнитель работает следующим образом.

Поступив в емкость 2, сжатый воздух через отверстие в перегородке 4 создает давление на уровень воды и способствует образованию перепада давлений в сопле 1, что приводит к истечению воды из трубки 3 и ее распылению на выходе из сопла. Воздушно-водяная смесь заполняет объем диффузора, по мере удаления от сопла скорость ее уменьшается. Тонкого распыления воды на выходе сопла обычно достичь не удается и, как правило, смесь содержит достаточно крупные капли воды. Для улучшения качества увлажнения воздуха воздушно-водяную смесь пронизывают по объему узконаправленными жесткими струями воздуха из отверстий 8. Чтобы струи не гасили сами себя, отверстия расположены по восходящей спирали. Под воздействием струй включения воды контактируют с противоположной по отношению к отверстию стенкой диффузора и либо оседают и стекают по стенке к соплу, где снова распыляются, либо разбиваются на более мелкие и уносятся восходящим потоком воздуха. Те включения, которые после такого жесткого силового воздействия воздушными струями все-так остались в увлажненном воздухе, при уменьшении скорости его потока получают возможность под действием силы тяжести опуститься и в области сопла перейти в мелкодисперсное состояние. Верхняя часть диффузора имеет большее расширение для более полного удаления включений влаги под действием силы тяжести. Следует отметить, что в прототипе осаждение капель на стенках диффузора и коллектора происходит в основном из-за перенасыщения влагой воздушно-водяной смеси и для их повторного распыления необходим дополнительный распылитель. Чтобы струи из отверстий 8 не препятствовали движению основного потока, выходящего из сопла, их оси, а следовательно, направление струй должно быть по ходу движения основного потока, т. е. должен быть обеспечен острый угол между осями отверстий и сопла по направлению движения. Описанный увлажнитель может быть использован для мелкодисперсного распыления любых жидкостей в среде различных газов, поступающих на его вход под избыточным давлением.

Экспериментальная проверка предлагаемого увлажнителя показала, что он устойчиво работает при давлении сжатого воздуха 0,1-0,2 ати. Даже при наличии одного сопла в основании диффузора производительность увлажнителя по расходу воды составляет не менее 2 л/ч. В помещении объемом 50 м³ влажность воздуха при работе увлажнителя в течение 1 мин увеличивается на 3-5% Полученные данные подтверждают высокую эффективность работы предлагаемого увлажнителя, имеющего чрезвычайно простую конструкцию. Отсутствие подвижных элементов в увлажнителе значительно снижает стоимость его изготовления, обеспечивает высокие эксплуатационные качества. Увлажнитель будет чрезвычайно полезен для локального увлажнения воздуха на рабочих местах, где это необходимо для получения качественной продукции и обеспечения безопасности при работах с высокочувствительными веществами.

Использование: в технике кондиционирования воздуха. Сущность изобретения: сопло расположено вертикально и соосно с диффузором. На боковой поверхности диффузора выполнены по восходящей спирали отверстия подачи сжатого воздуха. Оси отверстий образуют с осью сопла острый угол по направлению движения воздуха. Камера подвода сжатого воздуха размещена вокруг диффузора и сообщена с отверстиями. 1 ил.

УВЛАЖНИТЕЛЬ ВОЗДУХА, содержащий диффузор с соплом в его основании и камеру подвода сжатого воздуха, отличающийся тем, что сопло расположено вертикально и соосно с диффузором, при этом на боковой поверхности диффузора выполнены по восходящей спирали отверстия подачи сжатого воздуха, причем оси последних образуют с осью сопла острый угол по направлению движения воздуха, а камера подвода сжатого воздуха размещена вокруг диффузора и сообщена с отверстиями.